EP2757810B1 - Mikrofonanordnung mit verstellbarer Richtcharakteristik für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Mikrofonanordnung mit verstellbarer Richtcharakteristik für Kraftfahrzeuge Download PDF

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EP2757810B1
EP2757810B1 EP13005756.5A EP13005756A EP2757810B1 EP 2757810 B1 EP2757810 B1 EP 2757810B1 EP 13005756 A EP13005756 A EP 13005756A EP 2757810 B1 EP2757810 B1 EP 2757810B1
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wind
mems
capsules
wind protection
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Klaus Rodemer
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    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Definitions

  • the invention relates to a microphone array with adjustable directional characteristic for motor vehicles, with at least two MEMS (micro-electro-mechanical systems) microphone capsules, a windbreaker, by means of which the at least two MEMS microphone capsules are protected against non-acoustic wind effects, and an electronic Control device with an evaluation unit which is connected to the at least two MEMS microphone capsules, and a control unit, by means of which the directional characteristic of the microphone arrangement is adjustable.
  • MEMS micro-electro-mechanical systems
  • the invention has for its object to provide a microphone array with adjustable directivity available, in which an optimal sound signal can also be made available when disturbing wind effects occur.
  • the wind protection device for each of the at least two MEMS microphone capsules is formed in two parts from a first wind protection element and a second wind protection element, between each of which a sound chamber is arranged, that by means of the at least two measured by the MEMS microphone capsules acoustic Measuring signals in the evaluation of the microphone assembly is a wind direction and intensity characteristic wind signal can be calculated, and that the directional characteristic of the microphone assembly by means of the control unit of the electronic control device in response to the characteristic wind signal is adjustable.
  • the interference caused by wind effects is minimized according to the invention.
  • the two MEMS microphone capsules which are part of the microphone arrangement
  • a respective optimal alignment of the microphone arrangement can be made, for which purpose the measuring signal originating from the two MEMS microphone capsules is converted into the characteristic wind signal, which is then used during the adjustment or adjustment the directional characteristic of the microphone arrangement is taken into account.
  • the two measurement signals of the MEMS microphone capsules are electronically shaped to a cardioid characteristic, whereby in this case work is done purely analog, not digital.
  • the first wind protection element and the second wind protection element of the wind protection device of the microphone arrangement according to the invention are advantageously formed of different textile fabrics.
  • the first windscreen element of each MEMS microphone capsule is arranged directly at a sound entry into this MEMS microphone capsule.
  • the second winch element expediently covers sound inlets into the sound chambers assigned to the MEMS microphone capsules. Accordingly, the second windbreaker can also function as a screen.
  • the microphone arrangement according to the invention can advantageously be designed as a cylinder microphone.
  • the wind is detected in terms of its strength and its direction.
  • the detected result is used to control the directional characteristic of the useful signal of the microphone arrangement via the control unit of the electronic control device, up to an omnidirectional character in strong wind.
  • the wind influence of the microphone arrangement according to the invention can be significantly reduced.
  • FIGS. 1 to 4 One based on the FIGS. 1 to 4
  • An adjustability of the directivity of the microphone assembly 1 is provided to always create a sound signal of optimum quality.
  • the microphone assembly 1 has a cylindrical housing 2 with an intermediate wall 3, on which two MEMS (micro-electro-mechanical-systems) microphone capsules 4, 5 are arranged.
  • the two MEMS microphone capsules 4, 5 are arranged on diametrically opposite edge regions.
  • Each of the two MEMS microphone capsules 4, 5 is provided with a sound inlet above which a respective first windscreen element 6, 7 of the respective MEMS microphone capsules 4, 5 is seated.
  • Housing half 8 shown above is designed with an intermediate wall 9 and arranged thereon webs 10, 11, 12, 13 so that above each MEMS microphone capsule 4, 5 or above each first wind protection element 6, 7, a sound chamber 14 and 15 is formed.
  • the housing 2 of the microphone assembly 1 is closed by a wall 16, in which two sound inlets 17, 18 are formed, of which the sound inlet 17 in the MEMS microphone capsule 4 associated sound chamber 14 and the sound inlet 18 in the MEMS microphone capsule. 5 associated sound chamber 15 leads.
  • a second windbreak 19 is arranged on the outer surface of the wall 16.
  • the first two wind protection elements 6, 7 and the second wind protection element 19 are formed from different textile fabrics. Between the two first wind protection elements 6, 7 and the second wind protection element 19, the two sound chambers 14, 15 are arranged. This arrangement significantly reduces wind energy without disturbing the acoustic signals associated with the wind.
  • the wind is detected in terms of strength and direction by means of the two MEMS microphone capsules 4, 5, the two acoustic measurement signals measured by the MEMS microphone capsules 4, 5 being fed to an evaluation unit of an electronic control device, not shown in the figures, of the microphone arrangement 1.
  • the two detected acoustic measurement signals of the two MEMS microphone capsules 4, 5 can be converted or converted into a wind signal characteristic of the wind direction and the wind intensity.
  • the electronic control device of the microphone assembly not shown in the figures further includes a control unit, by means of which the directional characteristic of the microphone assembly 1 in dependence on the determined in the evaluation of the electronic control device characteristic wind signal is adjustable.
  • the evaluation unit and the arrangement of the two MEMS microphone capsules 4, 5 of the microphone arrangement 1 are designed or selected such that from the measurement signals of the MEMS microphone capsules electronically in a purely analogous way, i. not digital, a cardioid pattern is malleable.
  • the first two windbreak elements 6, 7 are made of a textile fabric.
  • the second wind protection element 19 is also made of a textile fabric, with different textile fabrics being used for the first two wind protection elements 6, 7 and the second wind protection element 19.
  • the wind energy is reduced by the two first wind protection elements 6, 7 and the second wind protection element 19 in cooperation with the two sound chambers 14, 15 acting as sound gaps, without the acoustics being interfered with.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrofonanordnung mit verstellbarer Richtcharakteristik für Kraftfahrzeuge, mit zumindest zwei MEMS(micro-electro-mechanical-systems)-Mikrofonkapseln, einer Windschutzeinrichtung, mittels der die zumindest zwei MEMS-Mikrofonkapseln gegen nicht akustische Windeinwirkungen schützbar sind, und einer elektronischen Steuervorrichtung mit einer Auswerteeinheit, die an die zumindest zwei MEMS-Mikrofonkapseln angeschlossen ist, und einer Steuereinheit, mittels der die Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung verstellbar ist.
  • Im Betrieb von Kraftfahrzeugen treten häufig störende Nebengeräusche auf, die z.B. auf Windeinwirkungen zurückgehen bzw. ihre Ursache in Windeinwirkungen haben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrofonanordnung mit verstellbarer Richtcharakteristik zur Verfügung zu stellen, bei der ein optimales Tonsignal auch dann zur Verfügung gestellt werden kann, wenn störende Windeinwirkungen auftreten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Windschutzeinrichtung für jede der zumindest zwei MEMS-Mikrofonkapseln zweiteilig aus einem ersten Windschutzelement und einem zweiten Windschutzelement ausgebildet ist, zwischen denen jeweils eine Schallkammer angeordnet ist, dass mittels der zumindest zwei von den MEMS-Mikrofonkapseln gemessenen akustischen Messsignale in der Auswerteeinheit der Mikrofonanordnung ein für Windrichtung und -intensität charakteristisches Windsignal errechenbar ist, und dass die Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung mittels der Steuereinheit der elektronischen Steuervorrichtung in Abhängigkeit vom charakteristischen Windsignal einstellbar ist. Der Störeinfluss, der auf Windeinwirkungen zurückgeht, wird erfindungsgemäß minimiert. Mittels der beiden MEMS-Mikrofonkapseln, die Bestandteil der Mikrofonanordnung sind, kann eine jeweils optimale Ausrichtung der Mikrofonanordnung vorgenommen werden, wobei hierzu das von den beiden MEMS-Mikrofonkapseln stammende Messsignal in das charakteristische Windsignal umgerechnet wird, welches dann bei der Ver- bzw. Einstellung der Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung berücksichtigt wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mikrofonanordnung werden die beiden Messsignale der MEMS-Mikrofonkapseln elektronisch zu einer Nierencharakteristik geformt, wobei hierbei rein analog, nicht digital gearbeitet wird.
  • Das erste Windschutzelement und das zweite Windschutzelement der Windschutzeinrichtung der erfindungsgemäßen Mikrofonanordnung sind vorteilhaft aus unterschiedlichen Textilgeweben ausgebildet. Im Zusammenwirken mit den Schallkammern und dem ersten und dem zweiten Windschutzelement wird hierbei die Windenergie signifikant abgebaut, ohne dass die Akustik störend beeinflusst wird.
  • Vorteilhaft ist das erste Windschutzelement jeder MEMS-Mikrofonkapsel unmittelbar an einem Schalleintritt in diese MEMS-Mikrofonkapsel angeordnet.
  • Das zweite Winschutzelement deckt zweckmäßigerweise Schalleinlässe in die den MEMS-Mikrofonkapseln zugeordneten Schallkammern ab. Entsprechend kann das zweite Windschutzelement auch als Sichtschutz fungieren. Die erfindungsgemäße Mikrofonanordnung kann vorteilhaft als Zylindermikrofon ausgebildet sein.
  • Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Mikrofonanordnung wird der Wind hinsichtlich seiner Stärke und seiner Richtung detektiert. Das erfasste Resultat wird dazu verwendet, um die Richtcharakteristik des Nutzsignals der Mikrofonanordnung über die Steuereinheit der elektronischen Steuervorrichtung zu steuern, bis hin zu einem omnidirektionalen Charakter bei starkem Wind. Hierdurch kann die Windbeeinflussung der erfindungsgemäßen Mikrofonanordnung erheblich reduziert werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Darstellung wesentlicher Teile einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrofonanordnung im teilmontierten Zustand;
    Figur 2
    die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrofonanordnung nach Schließen ihres Gehäuses;
    Figur 3
    die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrofonanordnung nach weiteren Montageschritten; und
    Figur 4
    eine Figur 3 entsprechende Darstellung, bei der ein äußeres Windschutzelement ergänzt ist.
  • Eine anhand der Figuren 1 bis 4 im Folgenden erläuterte erfindungsgemäße Mikrofonanordnung 1 mit verstellbarer Richtcharakteristik kommt zu vielfältigen Zwecken und Anwendungen in Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Eine Verstellbarkeit der Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung 1 ist vorgesehen, um stets ein Tonsignal optimaler Qualität zu kreieren.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Mikrofonanordnung 1 ein zylindrisches Gehäuse 2 mit einer Zwischenwand 3, an der zwei MEMS(micro-electro-mechanical-systems)-Mikrofonkapseln 4, 5 angeordnet sind. Innerhalb des Gehäuses 2 sind die beiden MEMS-Mikrofonkapseln 4, 5 an einander diametral gegenüberliegenden Randbereichen angeordnet.
  • Jede der beiden MEMS-Mikrofonkapseln 4, 5 ist mit einem Schalleintritt versehen, oberhalb dem jeweils ein erstes Windschutzelement 6, 7 der jeweiligen MEMS-Mikrofonkapseln 4, 5 sitzt. Die in Figur 1 rechts und in Figur 2 oben dargestellte Gehäusehälfte 8 ist mit einer Zwischenwand 9 und darauf angeordneten Stegen 10, 11, 12, 13 so ausgestaltet, dass oberhalb jeder MEMS-Mikrofonkapsel 4, 5 bzw. oberhalb jedes ersten Windschutzelements 6, 7 eine Schallkammer 14 bzw. 15 ausgebildet ist.
  • Stirnseitig wird das Gehäuse 2 der Mikrofonanordnung 1 durch eine Wand 16 geschlossen, in der zwei Schalleinlässe 17, 18 ausgebildet sind, von denen der Schalleinlass 17 in die der MEMS-Mikrofonkapsel 4 zugeordnete Schallkammer 14 und der Schalleinlass 18 in die der MEMS-Mikrofonkapsel 5 zugeordnete Schallkammer 15 führt.
  • Auf der Außenfläche der Wand 16 ist ein zweites Windschutzelement 19 angeordnet. Die beiden ersten Windschutzelemente 6, 7 und das zweite Windschutzelement 19 sind aus unterschiedlichen Textilgeweben ausgebildet. Zwischen den beiden ersten Windschutzelementen 6, 7 und dem zweiten Windschutzelement 19 sind die beiden Schallkammern 14, 15 angeordnet. Durch diese Anordnung wird Windenergie signifikant abgebaut, ohne dass die mit dem Wind einhergehenden akustischen Signale störend beeinflusst werden.
  • Mittels der beiden MEMS-Mikrofonkapseln 4, 5 wird der Wind hinsichtlich Stärke und Richtung detektiert, wobei die beiden von den MEMS-Mikrofonkapseln 4, 5 gemessenen akustischen Messsignale einer Auswerteeinheit einer in den Figuren nicht dargestellten elektronischen Steuervorrichtung der Mikrofonanordnung 1 zugeführt werden. In der Auswerteeinheit der elektronischen Steuervorrichtung sind die beiden erfassten akustischen Messsignale der beiden MEMS-Mikrofonkapseln 4, 5 in ein für die Windrichtung und die Windintensität charakteristisches Windsignal umwandelbar bzw. umrechenbar.
  • Zu der in den Figuren nicht dargestellten elektronischen Steuervorrichtung der Mikrofonanordnung 1 gehört des Weiteren eine Steuereinheit, mittels der die Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung 1 in Abhängigkeit von dem in der Auswerteeinheit der elektronischen Steuervorrichtung ermittelten charakteristischen Windsignal einstellbar ist. So kann sichergestellt werden, dass unter Berücksichtigung von aufgrund von herrschendem Wind vorliegenden Störeffekten stets eine optimale Ausrichtung der Mikrofonanordnung vorliegt.
  • Die Auswerteeinheit und die Anordnung der beiden MEMS-Mikrofonkapseln 4, 5 der Mikrofonanordnung 1 sind so ausgestaltet bzw. ausgewählt, dass aus den Messsignalen der MEMS-Mikrofonkapseln elektronisch auf rein analogem Wege, d.h. nicht digital, eine Nierencharakteristik formbar ist.
  • Die beiden ersten Windschutzelemente 6, 7 sind aus einem Textilgewebe hergestellt. Auch das zweite Windschutzelement 19 ist aus einem Textilgewebe hergestellt, wobei für die beiden ersten Windschutzelemente 6, 7 und das zweite Windschutzelement 19 unterschiedliche Textilgewebe zum Einsatz kommen. Durch die beiden ersten Windschutzelemente 6, 7 und das zweite Windschutzelement 19 im Zusammenwirken mit den beiden als Schallzwischenräume wirkenden Schallkammern 14, 15 wird die Windenergie reduziert, ohne dass die Akustik störend beeinflusst wird.

Claims (6)

  1. Mikrofonanordnung mit verstellbarer Richtcharakteristik für Kraftfahrzeuge, mit zumindest zwei MEMS-(micro-electro-mechanical-systems)-Mikrofonkapseln (4, 5), einer Windschutzeinrichtung (6, 7, 19), mittels der die zumindest zwei MEMS-Mikrofonkapseln (4, 5) gegen nicht akustische Windeinwirkungen schützbar sind, und einer elektronischen Steuervorrichtung mit einer Auswerteeinheit, die an die zumindest zwei MEMS-Mikrofonkapseln (4, 5) angeschlossen ist, und einer Steuereinheit, mittels der die Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung (1) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Windschutzeinrichtung (6, 7, 19) für jede der zumindest zwei MEMS-Mikrofonkapseln (4, 5) zweiteilig aus einem ersten Windschutzelement (6, 7) und einem zweiten Windschutzelement (19) ausgebildet ist, zwischen denen jeweils eine Schallkammer (14, 15) angeordnet ist, dass mittels der zumindest zwei von den MEMS-Mikrofonkapseln (4, 5) gemessenen akustischen Messsignalen in der Auswerteeinheit der Mikrofonanordnung (1) ein für Windrichtung und -intensität charakteristisches Windsignal errechenbar ist, und dass die Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung (1) mittels der Steuereinheit der elektronischen Steuervorrichtung in Abhängigkeit vom charakteristischen Windsignal einstellbar ist.
  2. Mikrofonanordnung nach Anspruch 1, deren Auswerteeinheit so ausgestaltet ist, dass mittels ihr aus den Messsignalen der MEMS-Mikrofonkapseln (4, 5) elektronisch rein analog eine Nierencharakteristik formbar ist.
  3. Mikrofonanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das erste Windschutzelement (6, 7) und das zweite Windschutzelement (19) der Windschutzeinrichtung (6, 7, 19) aus unterschiedlichen Textilgeweben ausgebildet sind.
  4. Mikrofonanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das erste Windschutzelement (6, 7) jeder MEMS-Mikrofonkapsel (4, 5) unmittelbar an einem Schalleintritt in die MEMS-Mikrofonkapsel (4, 5) angeordnet ist.
  5. Mikrofonanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das zweite Windschutzelement (19) Schalleinlässe (17, 18) in die den MEMS-Mikrofonkapseln (4, 5) zugeordneten Schallkammern (14, 15) abdeckt.
  6. Mikrofonanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die als Zylindermikrofon ausgebildet ist.
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